(57)【要約】【課題】  小型軽量化及び低コスト化を実現し、色収差を低減することができる光学素子を提供する。【解決手段】  マイクロレンズ４を有して光を透過するレンズ基板５に対して、そのマイクロレンズ４上に、所定の波長を有する光Ｈを吸収して熱レンズ８を発生させる吸収発生層６を設けるようにした。これにより、マイクロレンズ４と熱レンズ８との組み合わせによって色収差が補正されるため、色収差を低減することができ、さらに、色収差補正用のレンズを複数枚のレンズで構成する必要がなくなるため、小型軽量化及び低コスト化を実現することができる。【選択図】    図１
2006047484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロレンズを表面に有して光を透過するレンズ基板と、
前記マイクロレンズ上に設けられ、所定の波長を有する光を吸収して熱レンズを発生させる吸収発生層と、
を備える光学素子。
【請求項２】
前記吸収発生層は、
前記マイクロレンズ上に設けられ、供給される熱により前記熱レンズを発生させる発生層と、
前記発生層上に設けられ、所定の波長を有する光を吸収して前記発生層に熱を供給する光吸収層と、
を具備している、
請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
前記吸収発生層上に設けられ、前記吸収発生層を保護して光を透過する保護層を備える、
請求項１又は２記載の光学素子。
【請求項４】
前記保護層上に設けられ、光の反射を防止する反射防止層を備える、
請求項３記載の光学素子。
【請求項５】
前記レンズ基板は、底面を有する凹部を表面に具備しており、
前記マイクロレンズは、前記底面に設けられており、
前記発生層は、前記凹部に設けられている、
請求項２記載の光学素子。
【請求項６】
前記マイクロレンズは、その頂点を前記レンズ基板の表面から突出しない位置に位置付けて設けられている、
請求項５記載の光学素子。
【請求項７】
前記マイクロレンズと前記熱レンズとは、
ｆ１＝（ν１−ν２）／ν１＊ｆ
ｆ２＝−（ν１−ν２）／ν２＊ｆ
ここで、ｆ：合成焦点距離
ｆ１：一方のレンズの焦点距離
ν１：一方のレンズのアッベ数
ｆ２：他方のレンズの焦点距離
ν２：他方のレンズのアッベ数
の関係式が成り立つように構成されている、
請求項１ないし６のいずれか一記載の光学素子。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一記載の光学素子と、
前記光学素子に光を照射する光源部と、
を備える光学装置。
【請求項９】
前記光源部は、
前記光学素子の前記マイクロレンズと前記熱レンズとを通過する波長を有する信号光を照射する第１光源と、
前記光学素子の前記吸収発生層で吸収される波長を有する制御光を照射する第２光源と、
前記第２光源から照射された前記制御光を前記吸収発生層に集光する集光部と、
を具備している、
請求項８記載の光学装置。
【請求項１０】
前記制御光は、前記信号光と反対の方向から前記吸収発生層に入射する、請求項８又は９記載の光学装置。
【請求項１１】
前記制御光の波長と前記信号光の波長とは異なっており、
前記集光部は、前記制御光及び前記信号光のそれぞれの波長に応じて、前記制御光を前記吸収発生層に導き前記信号光を透過する光学系を具備している、
請求項８、９又は１０記載の光学装置。
【請求項１２】
前記制御光の偏光方向と前記信号光の偏光方向とは異なっており、
前記集光部は、前記制御光及び前記信号光のそれぞれの偏光方向に応じて、前記制御光を前記吸収発生層に導き前記信号光を透過する光学系を具備している、
請求項８、９又は１０記載の光学装置。
【請求項１３】
前記制御光の前記吸収発生層でのスポット径は、前記信号光の前記吸収発生層でのスポット径より大きい、
請求項８ないし１２のいずれか一記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及び光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子としては、例えばレンズ、特にマイクロレンズ等が挙げられる。通常、マイクロレンズとは、その径が１ｍｍよりも小さいレンズを指している。マイクロレンズは、微小な大きさのレンズを作製することができる半導体作製技術を利用した作製方法により形成されることが多い。このようなマイクロレンズは透明基板の表面あるいは裏面に形成される。すなわち、マイクロレンズは、透明基板に屈折面を形成することによって、あるいは透明基板内に屈折率分布を形成することによって、レンズ作用を有するように形成される。
【０００３】
このとき、透明基板は１種類の光学材料で作製されるので、透明基板を通過する光の波長帯域によって色収差が発生することがある。色収差とは、レンズ又は光学系が多波長あるいは連続波長の光を扱わなければならないときに生じる収差である。
【０００４】
光学材料の屈折率は光の波長によって異なるため、レンズの焦点距離も異なる。すなわち、可視域における光学材料の屈折率は正規分布を示すため、屈折率は赤色光より青色光に対して大となる。したがって、広い波長帯域を有する光を光源として利用する場合には、屈折率の違いから色収差が発生する。ここで、光源として使用されるＬＤ（半導体レーザ）から出射される光は数ｎｍ程度の波長幅を有している。また、ＬＤから出射される光がＬＤ自体での温度変化等によりその中心波長が数ｎｍ突然とぶ、いわゆるモードホッピングを起こす場合もある。これによっても色収差が発生する。
【０００５】
このような色収差は、一般的に、低屈折、低分散ガラス（クラウンガラス）を使った凸レンズと高屈折、高分散ガラス（フリントガラス）を使った凹レンズとを貼り合わせて低波長の赤色光と高波長の青色光とを重ねることで消失される。つまり、レンズの色収差を小さくするには、レンズとして分散が小（アッベ数が大）である光学材料を使用する方法が用いられる。
【０００６】
また、レンズの色収差を小さくするには、レンズを複数枚のレンズで構成してアクロマートレンズとする方法も用いられる。これを式で書くと次のようになる。１つ目のレンズの焦点距離をｆ１、アッベ数をν１、２つ目のレンズの焦点距離をｆ２、アッベ数をν2とし、２つのレンズは接しているとすると、
１／ｆ＝１／ｆ１＋１／ｆ２                …  （１）
０＝１／ｆ１ν１＋１／ｆ２ν２            …  （２）
と書くことができる。
【０００７】
この２つの式を解くとそれぞれｆ１とｆ２は、
ｆ１＝（ν１−ν２）／ν１＊ｆ            …  （３）
ｆ２＝−(ν１−ν２）／ν2＊ｆ            …  （４）
となる。
【０００８】
したがって、２つのレンズは、図６に示すように、一方が凸レンズ１００であれば、もう一方は凹レンズ１０１である。このようにして２枚のレンズ１００，１０１で色収差補正（色消し）が可能となる。
【０００９】
一方、特許文献１では、色収差補正のために収差補正光学系（凸レンズと凹レンズとを組み合わせたもの、プリズム、ホログラム）を別途追加する方法が提案されている。さらに、特許文献２や特許文献３では、色収差補正のために回折作用及び屈折作用を有するハイブリッドレンズを使用する方法が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−０１９３８８公報
【特許文献２】特開平９−３１１２７１号公報
【特許文献３】特開２０００−２８５５００公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しなしながら、従来の色収差補正用のレンズ（例えばアクロマートレンズ）は、分散が異なる（アッベ数が異なる）凸レンズと凹レンズとを組み合わせることで形成されるため、凸レンズと凹レンズとを正確に位置合わせする等の組み立て調整が必要であり、色収差補正用のレンズの作製は困難である。また、色収差補正用のレンズ（例えばアクロマートレンズ）は複数枚のレンズで構成されるため、その重量が大きくなるという問題もある。
【００１２】
また、特許文献１の方法では、新たな部品を追加する必要があり、調整工程も複雑になり、コストアップにつながってしまう。さらに、特許文献２や特許文献３の方法では、回折格子は微小ピッチが必要であり、レンズへの加工は困難であり、コストアップにつながってします。
【００１３】
本発明の目的は、小型軽量化及び低コスト化を実現し、色収差を低減することができる光学素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の発明の光学素子は、マイクロレンズを表面に有して光を透過するレンズ基板と、前記マイクロレンズ上に設けられ、所定の波長を有する光を吸収して熱レンズを発生させる吸収発生層と、を備える。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光学素子において、前記吸収発生層は、前記マイクロレンズ上に設けられ、供給される熱により前記熱レンズを発生させる発生層と、前記発生層上に設けられ、所定の波長を有する光を吸収して前記発生層に熱を供給する光吸収層と、を具備している。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の光学素子において、前記吸収発生層上に設けられ、前記吸収発生層を保護して光を透過する保護層を備える。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の光学素子において、前記保護層上に設けられ、光の反射を防止する反射防止層を備える。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の光学素子において、前記レンズ基板は、底面を有する凹部を表面に具備しており、前記マイクロレンズは、前記底面に設けられており、
前記発生層は、前記凹部に設けられている。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光学素子において、前記マイクロレンズは、その頂点を前記レンズ基板の表面から突出しない位置に位置付けて設けられている。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか一記載の光学素子において、前記マイクロレンズと前記熱レンズとは、
ｆ１＝（ν１−ν２）／ν１＊ｆ
ｆ２＝−（ν１−ν２）／ν２＊ｆ
ここで、ｆ：合成焦点距離
ｆ１：一方のレンズの焦点距離
ν１：一方のレンズのアッベ数
ｆ２：他方のレンズの焦点距離
ν２：他方のレンズのアッベ数
の関係式が成り立つように構成されている。
【００２１】
請求項８記載の発明の光学装置は、請求項１ないし７のいずれか一記載の光学素子と、前記光学素子に光を照射する光源部と、を備える。
【００２２】
請求項９記載の発明の光学装置は、請求項８記載の光学装置において、前記光源部は、前記光学素子の前記マイクロレンズと前記熱レンズとを通過する波長を有する信号光を照射する第１光源と、前記光学素子の前記吸収発生層で吸収される波長を有する制御光を照射する第２光源と、前記第２光源から照射された前記制御光を前記吸収発生層に集光する集光部と、を具備している。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の光学装置において、前記制御光は、前記信号光と反対の方向から前記吸収発生層に入射する。
【００２４】
請求項１１記載の発明は、請求項８、９又は１０記載の光学装置において、前記制御光の波長と前記信号光の波長とは異なっており、前記集光部は、前記制御光及び前記信号光のそれぞれの波長に応じて、前記制御光を前記吸収発生層に導き前記信号光を透過する光学系を具備している。
【００２５】
請求項１２記載の発明は、請求項８、９又は１０記載の光学装置において、前記制御光の偏光方向と前記信号光の偏光方向とは異なっており、前記集光部は、前記制御光及び前記信号光のそれぞれの偏光方向に応じて、前記制御光を前記吸収発生層に導き前記信号光を透過する光学系を具備している。
【００２６】
請求項１３記載の発明は、請求項８ないし１２のいずれか一記載の光学装置において、前記制御光の前記吸収発生層でのスポット径は、前記信号光の前記吸収発生層でのスポット径より大きい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、マイクロレンズと熱レンズとの組み合わせによって色収差が補正されるため、色収差を低減することができ、さらに、色収差補正用のレンズを複数枚のレンズ（例えばガラスレンズ等）で構成する必要がなくなるため、小型軽量化及び低コスト化を実現することができる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、吸収発生層が光吸収層及び発生層から構成されているため、吸収発生層を形成する際の材料の選択幅を広げることができる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、保護層が吸収発生層に設けられるため、外部からの影響による傷や埃等の損傷を防止することができる。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、反射防止層が保護層に設けられるため、光の利用効率を上げることができる。
【００３１】
請求項５記載の発明によれば、発生層がマイクロレンズ上だけに設けられるため、発生層の材料を効率良く使用することができる。
【００３２】
請求項６記載の発明によれば、マイクロレンズの頂点がレンズ基板の表面よりも内側に位置するため、レンズ基板に対する作業時等にマイクロレンズを保護することができる。
【００３３】
請求項７記載の発明によれば、色収差が補正され、その波面が安定するため、色収差を低減することができる。
【００３４】
請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし６のいずれか一記載の効果を奏し、さらに、光によって熱レンズを効率良く発生させることができる。
【００３５】
請求項９記載の発明によれば、制御光の第１光源と信号光の第２光源とを別にすることによって、信号光の選択肢を広げることができる。
【００３６】
請求項１０記載の発明によれば、装置レイアウトの自由度を向上させることができる。
【００３７】
請求項１１又は１２記載の発明によれば、装置全体の大きさを小さくすることができる。
【００３８】
請求項１３記載の発明によれば、熱レンズの大きさを信号光に対して十分な大きさにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
＜第一の実施の形態＞
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。
【００４０】
図１は本実施の形態の光学装置（光学素子）の概略構成を示す側面図である。
【００４１】
図１に示すように、光学装置１は、光学素子２及びその光学素子２に光Ｈを照射する光源部である発光素子３等を備えている。
【００４２】
光学素子２は、マイクロレンズ４を有するレンズ基板５、レンズ基板５上に積層された吸収発生層６、及び吸収発生層６上に積層された保護層７から構成されている。
【００４３】
レンズ基板５は、例えばガラス基板（例えば溶融石英）により形成されており、光Ｈを透過する。マイクロレンズ４は、レンズ基板５の表面５ａに設けられ、その表面５ａから隆起して凸状に（凸レンズ）形成されている。
【００４４】
吸収発生層６は、所定の波長の光Ｈを吸収して熱レンズ８を内部に発生させる（形成する）。なお、吸収発生層６は、吸収する所定の波長以外の光Ｈを透過する。このような吸収発生層６では、所定の波長を有する光Ｈが吸収され、それにより発生する熱によって熱レンズ８が内部に形成されて、熱レンズ効果が得られる。このため、吸収発生層６を通過する光Ｈの一部は吸収発生層６により吸収される。
【００４５】
吸収発生層６としては、たとえば、マトリックス材料中に色素が溶解又は分散したもの、及び、非晶質の色素凝集体を使用したものが用いられる。また、本実施の形態では、熱レンズ８は吸収発生層６にある非晶質の有機化合物等で形成されるが、光散乱が小さく屈折率の温度依存性の大きな材料が用いられる。この材料としては、そのアッベ数がマイクロレンズ４に対して式（３）及び式（４）の関係式を満足する材料が選択される。すなわち、熱レンズ８とマイクロレンズ４とは、式（３）及び式（４）の関係式が成り立つように構成されている。
【００４６】
保護層７は、光Ｈを透過し、マイクロレンズ４を有するレンズ基板５と同様の熱膨張特性を有する材料で形成されている。したがって、通常、レンズ基板５と同じ基板が保護層７として利用される。このような保護層７によって、外部からの影響による傷や埃等の損傷を防止することができる。
【００４７】
また、保護層７には、光Ｈの反射を防止する反射防止層（図示せず）が吸収発生層６と接しない面にコーティングされて設けられている。これにより、光の利用効率を上げることができる。
【００４８】
このような光学素子２は、そのレンズ基板５が発光素子３に対向するように設けられている。特に、光学素子２は、レンズ基板５のマイクロレンズ４が形成されていない裏面（マイクロレンズ４側の反対面）が発光素子３に対向するように設けられている。
【００４９】
ここで、熱レンズ８の発生原理（形成原理）について図２を参照して説明する。図２は熱レンズ８の発生原理を説明するための説明図である。
【００５０】
熱レンズ８の発生には、光熱変換効果が用いられる。図２に示すように、光Ｈが吸収発生層６に集光照射されると、吸収発生層６中の溶質が光Ｈを吸収するとともに熱エネルギーを放出する。この熱エネルギーによって吸収発生層６中の溶媒が局所的に温度上昇すると、屈折率が変化して熱レンズ８が形成される（光熱変換効果）。
【００５１】
詳しくは、光（励起光）Ｈが集光レンズ等を介して吸収発生層６の非常に微小な領域、すなわちマイクロレンズ４に対向する位置に集光照射されると、光熱変換効果が誘起される。光Ｈが集光照射された吸収発生層６は、その集光中心が最も高温であり、集光中心に近付くほど温度上昇の度合いが大きい。一方、集光中心から離れるにつれて熱拡散のために温度上昇の度合いは小さくなる。多くの物質では、温度上昇に伴って屈折率が小さくなるので、集光中心に近付くほど屈折率が小さくなる度合いが大きく、逆に集光中心から離れるほど屈折率が小さくなる度合いは小さい。この屈折率の分布は光学的にはまさに凹レンズと同じ効果を有する。この効果が熱レンズ効果と呼ばれている。この熱レンズ効果の大きさ、すなわち凹レンズの度数は材料の光吸収度に比例する。なお、屈折率が温度に比例して大きくなる場合には、凸レンズと同じ熱レンズ効果が生じる。
【００５２】
次に、レンズ基板５上にマイクロレンズ４を作製する作製方法について説明する。マイクロレンズ４は半導体作製技術によってレンズ基板５上に形成されている。
【００５３】
まず、レンズ基板５上に感光性材料が塗布される。塗布する膜厚はマイクロレンズ４の高さ（サグ）に応じて数μｍ〜数１０μｍ程度の厚さである。実際には、塗布する感光性材料の厚さは、レンズ基板５上に形成するレンズ高さと、基板材料のエッチング速度と感光性材料のエッチング速度の比（選択比）により設定される。例えば、両者のエッチング速度が等しい場合（選択比１）には、レジストの高さは、形成するレンズ高さとほぼ等しく設定される。また、基板材料のエッチング速度が感光性材料のエッチング速度より２倍大きい場合（選択比２）には、感光性材料の高さはレンズ高さの１／２に設定される。ここでは、両者のエッチング速度が等しいものとして説明する。また、レンズ基板５上に塗布する感光性材料としては、通常の半導体製造で用いられるフォトレジストあるいは感光性ドライフィルムを使用することができる。ポジ型あるいはネガ型の選択によりレジストに形状を転写する工程（フォトリソ工程）に用いるフォトマスクの形状が変化するが、基本的な形成手順は変わらない。本実施の形態では、ポジ型レジストを用いる場合について説明する。
【００５４】
フォトリソグラフィにより感光性材料の形状がレンズ形状と同形状になるようにパターンニングされる。パターンニングは、透過率分布を設定したフォトマスクを介して光を照射して感光性材料を感光させることで行われる。光照射後に現像すると、レンズ基板５上にマイクロレンズ４と同等形状（選択比１であるので）の樹脂が残る。このとき、レンズ形状に合わせた透過率分布を有するフォトマスクが用いられる。このフォトマスクとしては、濃度分布を有するフォトマスクでも良いし、所望の透過率分布を有するように微細なドットがレイアウトされたフォトマスクでも良い。
【００５５】
このようにして形成されたレンズ形状等の構造がパターンニングされた感光性材料をマスクとして、レンズ基板５は、その基板に対して垂直な方向にエッチング（異方性エッチング）される。エッチングの手段としては、半導体プロセスで通常用いられるドライエッチングが用いられる。具体的には、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）、電子サイクロトロン共鳴エッチング法（ＥＣＲ）、誘導結合プラズマ法（ＩＣＰ）等が用いられる。ドライエッチングに用いるガスは基板材料により選択され、例えば基板材料がガラスである場合には、ＣＦ４やＣＨＦ３等を用いることができる。また、エッチング速度及び選択比の調整のためには、エッチングガスにＮ２、Ｏ２及びＡｒ等のガスを混入することもできる。その後、不要な感光性材料（レジスト）が除去（アッシング）される。このようにして、マイクロレンズ（凸レンズ）３がレンズ基板５上に形成される。
【００５６】
このような構成において光学装置１の動作について説明する。
【００５７】
光Ｈが発光素子３から光学素子２に対して照射されると、その光Ｈはマイクロレンズ４を通って吸収発生層６に入射する。入射した光Ｈの一部は吸収発生層６により吸収され、熱が吸収発生層６に発生する。これにより、吸収発生層６には熱レンズ８が発生する（形成される）。この熱レンズ８は凹レンズであり、凹レンズにより光Ｈは発散されて光Ｈの角度が変化する。このとき、熱レンズ８は、レンズ基板５上のマイクロレンズ（凸レンズ）３との組み合わせによって光Ｈに対する色消しレンズとなるため、発光素子３から照射される光Ｈの波長が変化してもほとんど色収差は発生しない。
【００５８】
このように本実施の形態によれば、マイクロレンズ４と熱レンズ８との組み合わせによって色収差が補正されるため、色収差を低減することができる。さらに、色収差補正用のレンズを複数枚のレンズ（例えばガラスレンズ等）で構成する必要がなくなるため、小型軽量化及び低コスト化を実現することができる。加えて、マイクロレンズ４と熱レンズ８との精密な位置合わせ等の組み立て調整が必要となくなるため、さらにコストを抑えることができ、大量生産の生産性も向上させることができる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、光学素子２は、レンズ基板５、吸収発生層６及び保護層７から構成されているが、これに限るものではない。ここで、図３は本実施の形態の光学素子２の変形例の概略構成を示す側面図である。例えば、図３に示すように、光学素子２は、レンズ基板５、レンズ基板５上に積層されて熱レンズ８を発生させる発生層６ａ、発生層６ａ上に積層された光吸収層６ｂ、及び光吸収層６ｂ上に積層された保護層７から構成されている。この場合には、発生層６ａ及び光吸収層６ｂが吸収発生層６を構成している。光吸収層６ｂは、所定の波長の光Ｈを吸収して発生層６ａに熱を供給する。発生層６ａは、光吸収層６ｂから供給された熱により熱レンズ８を発生させる。
【００６０】
＜第二の実施の形態＞
本発明の第二の実施の形態を図４及び図５に基づいて説明する。
【００６１】
本実施の形態は、第一の実施の形態と基本的に同様である。本実施の形態では、第一の実施の形態との相違点について説明する。なお、第一の実施の形態で示した部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
【００６２】
図４は本実施の形態の光学装置（光学素子）の概略構成を示す側面図である。
【００６３】
図４に示すように、光学装置１Ａは、光学素子２Ａ及びその光学素子２Ａに光Ｈを照射する光源部１１等を備えている。
【００６４】
光源部１１は、光学素子２Ａに信号光Ｈ１を照射する第１光源である発光素子１２、光学素子２Ａに制御光（励起光）Ｈ２を照射する第２光源である発光素子１３、及び発光素子１３から出射された制御光Ｈ２を光学素子２Ａに集光する集光部１４等から構成されている。
【００６５】
集光部１４は、発光素子１２から出射された制御光Ｈ２を集光する集光レンズ１５、及び集光レンズ１５で集光された制御光Ｈ２を光学素子２Ａに導く光学系１６等から構成されている。
【００６６】
光学素子２は、第一の実施の形態と同様に、マイクロレンズ４を有するレンズ基板５、レンズ基板５上に積層された吸収発生層６、及び吸収発生層６上に積層された保護層７から構成されている。なお、本実施の形態では、吸収発生層６は、マイクロレンズ４上に積層されて熱レンズ８を発生させる発生層６ａ及び発生層６ａ上に積層された光吸収層６ｂから構成されている。これにより、吸収発生層６を形成する際の材料の選択幅を広げることができる。
【００６７】
レンズ基板５は、発生層６ａがマイクロレンズ４上にのみ配置されるように加工されている。すなわち、レンズ基板５の表面５ａには、底面５ｂを有する凹部５ｃが設けられている。
【００６８】
マイクロレンズ４は、その頂点がレンズ基板５の表面から突出しない位置に位置付けられて、凹部５ｃの底面５ｂに設けられている。これにより、マイクロレンズ４の頂点がレンズ基板５の表面５ａよりも内側に位置するため、レンズ基板５に対する作業時等にマイクロレンズ４を保護することができる。
【００６９】
また、発生層６ａは凹部５ｃを満たすように凹部５ｃに設けられている。これにより、発生層６ａはマイクロレンズ４上のみに存在するため、発生層６ａの材料を効率良く、すなわちその使用量を抑えることができる。なお、光吸収層６ｂは発生層６ａの表面及びレンズ基板５の表面５ａに積層されている。
【００７０】
このようなレンズ基板５は、第一の実施の形態で説明した半導体作製技術により作製される。レンズ基板５の凹部５ｃは、マイクロレンズ４と共にレジストパターンを形成後、エッチングでそれぞれのレジストパターンの形状をレンズ基板５に転写することで形成されている。
【００７１】
レンズ基板５は、そのマイクロレンズ３が発光素子１２の光軸上に位置付けられて、その裏面（マイクロレンズ４側の反対面）が発光素子１２に対向されて設けられている。
【００７２】
光学系１６は、発光素子１２の光軸上に位置付けられて、信号光Ｈ１の進行方向に対して光学素子２Ａの下流側に設けられている。この光学系１６としては、例えばダイクロイックプリズムが用いられる。このダイクロイックプリズムは、光Ｈ１，Ｈ２の波長に応じて選択的に光Ｈ１，Ｈ２を反射又は透過するプリズムである。
【００７３】
発光素子１２は、光学系１６を透過する波長であって、色収差補正の対象となる波長の信号光Ｈ１を出射する。一方、発光素子１３は、光学系１６により反射される波長であって、かつ光吸収層６ｂで吸収される波長を有する制御光Ｈ２を出射する。
【００７４】
集光レンズ１５は、制御光Ｈ２の発光素子１２と光学系１６との間に配置されている。この集光レンズ１５による焦点位置は光吸収層６ｂに設定されている。集光レンズ１５としては、例えば集光用のマイクロレンズが用いられる。
【００７５】
集光部１４は、発光素子１３から出射された制御光Ｈ２を集光レンズ１５で集光して、光学素子２Ａの光吸収層６ｂに導く、すなわち制御光Ｈ２を光学素子２Ａの光吸収層６ｂに集光する。
【００７６】
このような構成において光学装置１Ａの動作について説明する。
【００７７】
まず、制御光Ｈ２が発光素子１３から光学素子２Ａに対して出射されると、その制御光Ｈ２は集光レンズ１５で集光光となり、光学系１６としてのダイクロイックプリズムで反射されて光学素子２Ａの光吸収層６ｂに入射する。これにより、光吸収層６ｂで熱が発生し、その熱が発生層６ａに供給されて、熱レンズ８が発生層６ａに発生する。この熱レンズ８は凹レンズであり、レンズ基板５上のマイクロレンズ（凸レンズ）３との組み合わせによって信号光Ｈ１に対する色消しレンズとなる。なお、光吸収層６ｂで制御光Ｈ２のほとんどの光が吸収されるので、制御光Ｈ２が発光素子１２に影響を与えることはない。
【００７８】
このようにして熱レンズ８が発生した後に、信号光Ｈ１が発光素子１２から光学素子２Ａに対して出射されると、その信号光Ｈ１はマイクロレンズ４及び熱レンズ８を通って色収差補正され、そして光学系１６としてのダイクロイックプリズムを通過して出力される。
【００７９】
このように本実施の形態によれば、マイクロレンズ４と熱レンズ８との組み合わせによって色収差が補正されるため、色収差を低減することができる。さらに、色収差補正用のレンズを複数枚のレンズ（例えばガラスレンズ等）で構成する必要がなくなるため、小型軽量化及び低コスト化を実現することができる。加えて、マイクロレンズ４と熱レンズ８との精密な位置合わせ等の組み立て調整が必要となくなるため、さらにコストを抑えることができ、大量生産の生産性も向上させることができる。
【００８０】
また、熱レンズ８を発生させるための光源として発光素子１３を設けることによって、制御光Ｈ２によって熱レンズ８を効率良く発生させることができ、さらに、信号光Ｈ１の選択肢を広げることができる。また、光学系１６としてダイクロイックプリズムを設けることによって、装置全体の大きさを小さくすることができる。
【００８１】
なお、発光素子１３の光吸収層６ｂ（焦点位置）でのスポット径（ビーム径）は、発光素子１２の光吸収層６ｂでのスポット径より大きく設定されている。これにより、信号光Ｈ１に対して十分な大きさの熱レンズ８を形成することができる。
【００８２】
また、発光素子１３としてＬＤ（レーザダイオード）を使用する場合には、焦点位置でのビームスポットが円形となるようにビーム整形する整形素子を利用しても良い。
【００８３】
さらに、図５に示すように、光学系１６としてのダイクロイックプリズムと発光素子１３と集光レンズ１５とが発光素子１２側に配置されても良い。この場合には、発光素子１２と発光素子１３とが光学素子２Ａに対して同じ側にあるため、装置全体の配置が容易になる。
【００８４】
＜第三の実施の形態＞
本発明の第三の実施の形態を図４及び図５に基づいて説明する。
【００８５】
本実施の形態は、第二の実施の形態と基本的に同様である。本実施の形態では、第二の実施の形態との相違点について説明する。なお、第二の実施の形態で示した部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
【００８６】
光学系１６としては、例えば偏光プリズムが用いられる。この偏光プリズムは、偏光方向に応じて選択的に光Ｈ１，Ｈ２を反射又は透過する。具体的には、偏光プリズムは、Ｓ偏光を反射してＰ偏光を透過するプリズムである。
【００８７】
発光素子１２は、Ｐ偏光であって色収差補正の対象となる波長を有する信号光Ｈ１を出射する。一方、発光素子１３は、光学系１６で反射されるＳ偏光であって光吸収層で吸収される波長を有する制御光Ｈ２を出射する。なお、偏光状態を制御するため偏光板を用いて発光素子１２，１３の偏光状態をＰ偏光あるいはＳ偏光に直線偏光させても良い。
【００８８】
このような構成において、光学装置１Ａの動作について説明する。
【００８９】
まず、制御光Ｈ２が発光素子１３から光学素子２Ａに対して出射されると、その制御光Ｈ２は集光レンズ１５で集光光となり、光学系１６としての偏光プリズムで反射されて光学素子２Ａの光吸収層６ｂに入射する。これにより、光吸収層６ｂで熱が発生し、その熱が発生層６ａに供給されて、熱レンズ８が発生層６ａに発生する。この熱レンズ８は凹レンズであり、レンズ基板５上のマイクロレンズ（凸レンズ）３との組み合わせによって信号光Ｈ１に対する色消しレンズとなる。なお、光吸収層６ｂで制御光Ｈ２のほとんどの光が吸収されるので、制御光Ｈ２が発光素子１２に影響を与えることはない。
【００９０】
このようにして熱レンズ８が発生した後に、信号光Ｈ１が発光素子１２から光学素子２Ａに対して出射されると、その信号光Ｈ１はマイクロレンズ４及び熱レンズ８を通って色収差補正され、そして光学系１６としての偏光プリズムを通過して出力される。
【００９１】
このように本実施の形態によれば、マイクロレンズ４と熱レンズ８との組み合わせによって色収差が補正されるため、色収差を低減することができる。さらに、色収差補正用のレンズを複数枚のレンズ（例えばガラスレンズ等）で構成する必要がなくなるため、小型軽量化及び低コスト化を実現することができる。加えて、マイクロレンズ４と熱レンズ８との精密な位置合わせ等の組み立て調整が必要となくなるため、さらにコストを抑えることができ、大量生産の生産性も向上させることができる。
【００９２】
また、熱レンズ８を発生させるための光源として発光素子１３を設けることによって、制御光Ｈ２によって熱レンズ８を効率良く発生させることができ、さらに、信号光Ｈ１の選択肢を広げることができる。また、光学系１６としてダイクロイックプリズムを設けることによって、装置全体の大きさを小さくすることができる。
【００９３】
なお、発光素子１３の光吸収層６ｂ（焦点位置）でのスポット径（ビーム径）は、発光素子１２の光吸収層６ｂでのスポット径より大きく設定されている。これにより、信号光Ｈ１に対して十分な大きさの熱レンズ８を形成することができる。
【００９４】
さらに、図５に示すように、光学系１６としての偏光プリズムと発光素子１３と集光レンズ１５とが発光素子１２側に配置されても良い。この場合には、発光素子１２と発光素子１３とが光学素子２Ａに対して同じ側にあるため、装置全体の配置が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第一の実施の形態の光学装置（光学素子）の概略構成を示す側面図である。
【図２】熱レンズの発生原理を説明するための説明図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態の光学素子の変形例の概略構成を示す側面図である。
【図４】本発明の第二及び第三の実施の形態の光学装置（光学素子）の概略構成を示す側面図である。
【図５】本発明の第二及び第三の実施の形態の光学装置（光学素子）の変形例の概略構成を示す側面図である。
【図６】従来の色消しレンズの構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１，１Ａ    光学装置
２，２Ａ    光学素子
３          光源部（発光素子）
４          マイクロレンズ
５          レンズ基板
５ａ        表面
５ｂ        底面
５ｃ        凹部
６          吸収発生層
６ａ        発生層
６ｂ        光吸収層
７          保護層
８          熱レンズ
１１        光源部
１２        第１光源（発光素子）
１３        第２光源（発光素子）
１４        集光部
１６        光学系（ダイクロイックプリズム、偏光プリズム）
Ｈ          光
Ｈ１        信号光
Ｈ２        制御光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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